本发明专利技术公开了一种声学相机的实现方法、装置及电子设备，所述方法包括以下步骤：步骤S1，根据声学相机的麦克风位置、拾取角度和像素点划分，计算出相位补偿斜率张量；步骤S2，将每个麦克风时域信号进行分帧加窗，根据需要处理的帧数将加窗结果求和，对求和结果进行时频分析，得到每个麦克风的频域信号；步骤S3，用分位数方法，将所述相位补偿斜率张量对每个麦克风频谱进行相位补偿，基于补偿后的频谱更新显示矩阵；步骤S4，将显示矩阵与实际的图形进行匹配，精确定位发声物体，通过本发明专利技术，提供一种计算量小的声学相机的实现方法。算量小的声学相机的实现方法。算量小的声学相机的实现方法。
【技术实现步骤摘要】
声学相机的实现方法、装置及电子设备
[0001]本专利技术涉及音频和图像信号处理
，尤其是一种声学相机的实现方法、装置及电子设备。
技术介绍
[0002]麦克风阵列可通过声源到达麦克风的时间差信息反推出声源所在方位。麦克风数量越多，则定位的精度也越高。当麦克风数量足够多时，则能比较精确的定位出声源的位置，且能生成空间的声场分布。结合光学图像信息，对声源进行成像，便于直观的获得声场中声源的分布信息。
[0003]声学相机也叫声像仪，目前已在车辆鸣笛违规抓拍等领域大展手脚：通常是求各个麦克风信号频域的加权互功率谱，然后将互功率谱通过逆傅里叶变换得出信号的互相关函数，根据互相关函数的最大值得出麦克风信号的延迟，从而求出信号方位。
[0004]目前，必须先将每个麦克风的每帧信号进行时频变换到频域，求互功率谱并加权，再逆时频变换到时域，求出延迟和声源位置信息，其中包括大概个时频变换操作。当麦克风数量M较大时，仅仅是时频变换的计算量也是巨大的。
技术实现思路
[0005]为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种声学相机的实现方法、装置及电子设备，以提供一种计算量小的声学相机的实现方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供一种声学相机的实现方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S1，根据声学相机的麦克风位置、拾取角度和像素点划分，计算出相位补偿斜率张量；
[0008]步骤S2，将每个麦克风时域信号进行分帧加窗，根据需要处理的帧数将加窗结果求和，对求和结果进行时频分析，得到每个麦克风的频域信号；
[0009]步骤S3，用分位数方法，将所述相位补偿斜率张量对每个麦克风频谱进行相位补偿，基于补偿后的频谱更新显示矩阵；
[0010]步骤S4，将显示矩阵与实际的图形进行匹配，精确定位发声物体。
[0011]可选地，步骤S1进一步包括：
[0012]步骤S100，获取声学相机麦克风阵列的各个麦克风具体位置、需要拾取的角度范围和需要的分辨率；
[0013]步骤S101，将需要拾取的范围投影到一个平面上，根据分辨率将平面分成若干像素点；
[0014]步骤S102，计算每个像素点到每个麦克风的距离，每个像素点规定一个基准距离，求出每个麦克风与该基准距离的差值，并根据差值计算出相位补偿斜率；
[0015]步骤S103，将所述相位补偿斜率放入对应的像素点，得到所述相位补偿斜率张量。
[0016]可选地，所述相位补偿斜率张量通过如下公式获得：
[0017]slopeMatrix(i,j,k)＝dMatrix(i,j,k)*fs*2π/(c*N)
[0018]其中，dMatrix(i,j,k)表示第i,j个像素点到第k个麦克风的距离与到阵列中心的距离的差值，fs为信号采样率，c为声速，N为FFT长度。
[0019]可选地，步骤S2进一步包括：
[0020]步骤S200，对每一个麦克风时域信号进行分帧加窗，然后根据需要同时处理的帧数，将加窗后的时域信号求和，得到求和信号d
m
；
[0021]步骤S201，将每个麦克风的求和信号d
m
进行时频分析，得到每个麦克风的频域信号D
m
。
[0022]可选地，步骤S3进一步包括：
[0023]将每个麦克风的频域信号D
m
根据所述相位补偿斜率张量对相应的像素点进行相位补偿，得到每个像素点的补偿频谱DC
m
；
[0024]对M个麦克风的补偿频谱进行求和，然后取求和后频谱幅值的均值作为第(i,j)像素点的显示，得到所述显示矩阵。
[0025]可选地，步骤S3进一步包括：
[0026]将每个麦克风的频域信号D
m
根据所述相位补偿斜率张量对相应的像素点进行相位补偿，得到每个像素点的补偿频谱DC
m
；
[0027]对M个麦克风的补偿频谱进行求和与差分，然后取求和与差分的比值作为第(i,j)像素点的显示，得到所述显示矩阵。
[0028]可选地，所述将每个麦克风的频域信号D
m
根据所述相位补偿斜率张量对相应的像素点进行相位补偿，得到每个像素点的补偿频谱DC
m
，具体为：
[0029]DC
m
(k)＝D
m
(k)*exp(j*slopeMatrix(i,j,m)*k)
[0030]其中，DC
m
是第m个麦克风的补偿频谱，k是频点索引，k∈[0,N/2]。
[0031]可选地，所述显示矩阵获取如下：
[0032][0033]其中，k1～k2表示对频点的选择。
[0034]为达到上述目的，本专利技术还提供一种声学相机的实现装置，包括：
[0035]相位补偿斜率张量计算单元，用于根据声学相机的麦克风位置、拾取角度和像素点划分，计算出相位补偿斜率张量；
[0036]频域信号获取单元，用于将每个麦克风时域信号进行分帧加窗，根据需要处理的帧数将加窗结果求和，对求和结果进行时频分析，得到每个麦克风的频域信号；
[0037]相位补偿及像素计算单元，用于将每个麦克风的频域信号根据所述相位补偿斜率张量对相应的像素点进行相位补偿，得到每个像素点的补偿频谱，并基于补偿后的频谱更新显示矩阵；
[0038]定位单元，用于将显示矩阵与实际的图形进行匹配，精确定位发声物体。
[0039]为达到上述目的，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的声学相机的实现方法的步骤。
[0040]与现有技术相比，本专利技术一种声学相机的实现方法、装置及电子设备，通过预先确定出空间范围，将空间划分成一个个像素点，计算出每个像素点的麦克风延迟关系，通过分位数法扫描像素点，补齐延迟，找到输出最大的空间节点作为声源位置，从而提供了一种计算量小的声学相机的实现方法，本专利技术在频域进行处理，但平均下来每帧用到的FFT个数很少。
[0041]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0042]通过结合附图对本专利技术实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
[0043]图1是本专利技术实施例一提供的声学相机的实现方法的流程示意图；
[0044]图2是本实施例中麦克风方位估计示意图
[0045]图3是本实施例中声学相机示意图；
[0046]图4是本实施例中声源入射平面像素划分示意图；
[0047]图5为本实施例中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种声学相机的实现方法，包括以下步骤：步骤S1，根据声学相机的麦克风位置、拾取角度和像素点划分，计算出相位补偿斜率张量；步骤S2，将每个麦克风时域信号进行分帧加窗，根据需要处理的帧数将加窗结果求和，对求和结果进行时频分析，得到每个麦克风的频域信号；步骤S3，用分位数方法，将所述相位补偿斜率张量对每个麦克风频谱进行相位补偿，基于补偿后的频谱更新显示矩阵；步骤S4，将显示矩阵与实际的图形进行匹配，精确定位发声物体。2.如权利要求1所述的声学相机的实现方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：步骤S100，获取声学相机麦克风阵列的各个麦克风具体位置、需要拾取的角度范围和需要的分辨率；步骤S101，将需要拾取的范围投影到一个平面上，根据分辨率将平面分成若干像素点；步骤S102，计算每个像素点到每个麦克风的距离，每个像素点规定一个基准距离，求出每个麦克风与该基准距离的差值，并根据差值计算出相位补偿斜率；步骤S103，将所述相位补偿斜率放入对应的像素点，得到所述相位补偿斜率张量。3.如权利要求2所述的声学相机的实现方法，其特征在于，所述相位补偿斜率张量通过如下公式获得：slopeMatrix(i,j,k)＝dMatrix(i,j,k)*fs*2π/(c*N)其中，dMatrix(i,j,k)表示第i,j个像素点到第k个麦克风的距离与到阵列中心的距离的差值，fs为信号采样率，c为声速，N为FFT长度。4.如权利要求3所述的声学相机的实现方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：步骤S200，对每一个麦克风时域信号进行分帧加窗，然后根据需要同时处理的帧数，将加窗后的时域信号求和，得到求和信号d
m
；步骤S201，将每个麦克风的求和信号d
m
进行时频分析，得到每个麦克风的频域信号D
m
。5.如权利要求4所述的声学相机的实现方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：将每个麦克风的频域信号D
m
根据所述相位补偿斜率张量对相应的像素点进行相位补偿，得到每个像素点的补偿频谱DC
【专利技术属性】
技术研发人员：罗本彪，邹灵琦，尹东，董鹏宇，
申请(专利权)人：上海富瀚微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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